“想象”“實驗”提高學生化學實驗能力

化學是一門以實驗為基礎的自然科學。通過實驗，科學家們發現了許多重要元素和物質，豐富了化學的內涵，使其形成了一個獨立的學科分支，可以說，沒有實驗就沒有今日之化學科學。

中學化學教育是基礎性的教育，它的主要任務是使學生打牢基礎、發展智力、培養能力、提高素質。化學實驗則能從多方面培養學生的能力，實驗操作技能的教學可以培養學生的動手能力、協調能力;實驗現象的觀察可以培養學生的敏銳觀察力和抗干擾力，能夠從復雜的想象中抓住本質的東西;對實驗現象進行的思維深加工過程，可以培養學生的分析能力、邏輯思維能力以及歸納、抽象、發散、收斂等多種思維能力，能夠提高學生的綜合素質。

“想象”“實驗”作為補充型的學習方式，它不是取締教師的演示實驗和學生實驗，也不是改學生實驗和演示實驗為教師講，學生聽，而是建立在一定的實驗基礎之上，充分發揮學生的主觀能動性，對實驗情境、實驗結果的一種科學想象、科學推測。想象是人們大腦對已有的事物形象進行加工改造形成事物新形象的一種心理過程，實驗是人為地復制和調控物質運動的狀態與過程的一種實踐活動，教學中恰當運用“想象實驗”和“實驗想象”，對于學生知識的掌握，形象思維能力的培養，以及創造性思維能力的提高，都有重要影響。

一、用“想象實驗”的方法提高學生的認知能力

建構主義認為，學習總是與一定的社會文化背景即“情境”相聯系的，在實際情境下或通過各種教學手段創設的接近實際的情境下進行學習，可以利用生動、直觀的形象有效地激發聯想，喚醒長期記憶中有關的知識、經驗或表象，從而使學習者能利用自己原有認知結構中的有關知識與經驗去“同化”當前學習到的新知識，賦予新知識以某種意義;如果原有知識與經驗不能同化新知識，則要引起“順應”過程，即對原有認知結構進行改造與重組。總之，通過“同化”與“順應”才能達到對新知識意義的建構。而“同化”與“順應”離不開原有認知結構中的知識、經驗與表象，情境創設則為提取長時記憶中的這些知識、經驗與表象創造了有利條件。

如在復習《金屬的化學性質》時，可設計如下教學情境:某化學實驗小組同學將鐵粉投入硫酸銅溶液中，發現生成紅色固體物質的同時有較多的氣泡放出。這一現象激發起學生的學習欲望，學生會問究竟是什么氣體呢?從物質組成元素的角度猜想放出的氣體可能是SO2、O2、H2，又根據不同氣體的驗證方法設計實驗方案，積極參與，熱烈討論，設計出了如下組合實驗方案。

這時，教師就可以設計很多問題來幫助學生“想象實驗”。如果放出的是O2，如何檢驗?如果放出的是H2，如何檢驗?放出的是O2和H2的混合氣，該方案中的安全隱患是什么?為確保安全，實驗前應先進行什么實驗?經確認安全后，學生首先對裝置A進行稱量，再將收集到的氣體從a通入，過一會兒點燃B處酒精燈;一段時間后，發現表面含CuO的銅網由黑色變為光亮的紅色;停止通氣，再次稱量裝置A，發現質量無增減。通過實驗說明鐵粉與硫酸銅溶液反應時，產生的氣體是

什么?由上述實驗可以推出，硫酸銅溶液中可能含有什么性質的

物質?若不通過稱量，如何判斷SO2與NaOH溶液發生了反應呢?學生

又設計了如右圖所示的裝置進行實驗，發現試管內液面上升，就得出

SO2與NaOH溶液發生反應的結論。其他學生認為這一方案不嚴謹，理

由是什么?要得到科學嚴謹的結論，仍利用該裝置，補做一個什么實驗?

如此“剝筍”式的層層遞進設問，讓學生在科學合理的想象基礎上，不僅復習了氣體的檢驗和驗純，同時，多種形式的“實驗想象”，使學生的化學實驗設計能力和創造性思維能力得到進一步地鍛煉和提高，從而增強了自身的化學實驗能力。

指導學生想象實驗結果，在實驗習題中做“實驗想象”，不僅有利于學生想象能力的提高和直覺思維的發展，而且可以更好地加深學生對實驗設計的方法和細節的理解、掌握和靈活的運用。那么，對考試中的實驗題學生就可以通過“想象實驗”較好地完成。

二、用“實驗想象”的方法幫助學生不斷構建新的實驗情景

有許多化學實驗，知道其結論，也能夠驗證，卻很難顯示實驗的直觀過程，此時，對實驗的想象就必不可少了。例如，品紅在水中擴散的實驗，看到的現象是品紅顆粒浮在水面上，過一段時間，紅色的區域慢慢擴大，最后均勻地染紅整杯水。這個實驗的現象和結論是清楚的，但擴散的微觀過程看不到，還不能在現有條件下直接觀察到真實的分子運動規律。所以就有必要指導學生，

想象水分子是一個個白色小球，品紅分子是一個個紅色小球，原先這些白、紅色小球分開，后來小球不停地運動，不停地互相碰撞，碰撞中互相滲透，最后看不出哪邊是紅的，哪邊是白的，這就是小球的擴散.這樣虛擬的實驗情景基本符合實驗事實，對理解分子運動是十分有益的。

三、用“實驗想象”的方法幫助培養學生創新精神

實驗改進就是在想象的基礎上進行的一種創造。平時，教師要注意積累他人成功的實驗改進成果。教學中，教師可營造想象的實驗情境，鼓勵學生大膽想象、大膽創造;可引導、啟發學生使其思維想象向已有實驗改進成果靠近;也可向學生展示已有實驗改進成果，組織學生先進行實驗想象。

例如，氨氣是一種重要的化工原料，在工農業生產中有廣泛的應用。某興趣小組的同學為了探究氨氣的某些性質，進行以下實驗。下圖中從左到右依次是實驗步驟及相應的現象。請根據下圖中所示的信息，歸納出有關氨氣的性質:

(1)物理性質

① ;

② 。

(2)化學性質:

氨氣與水反應后所得氨水顯 性。

在想象實驗的基礎上，上述問題可以得到很好的解答。在分析過程中，充分發揮學生的合理想象:在實際操作中，由于反應的變化，壓強是否發生顯著變化?變化的結果能否形成(看到)噴泉?在如此想象的基礎上，學生將對產生噴泉的原理有更深刻的認識:試管內氣體溶解后，導致壓強變小。由此，還可以引發學生思考:城市中常見的人造噴泉及火山爆發的原理與上述裝置的原理是否相似?使學生所學到的知識得到很好地遷移和應用。

誠然，“想象實驗”與“實驗想象”，都不能脫離儀器實驗這個基礎，否則，很容易發生認知偏差。合理運用“想象實驗”的方法，能促進學生積極思考。發現和提出新的問題，探究解決實驗問題的新方案、新方法，同時，也為學生創建了掌握實驗基本技能和提高實驗設計能力的平臺，有利于提高學生綜合運用化學實驗知識的能力，培養學生創造性地解決問題的精神，必將在更高層次上提高學生對化學實驗學習的質量。有意識地做“想象實驗”，靈活運用“實驗想象”，必定會使化學教學更精彩。

(責任編輯 廖銀燕)